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2023년 3월 29일

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국립과학기술연구회

아라미드 섬유는 강철 무게의 20%에 불과한 무게에도 불구하고 500°C에서도 타지 않고 강도가 5배 이상 높아 '슈퍼 섬유' 또는 '황금 실크'로 알려져 있습니다. 씨. 아라미드 섬유는 방탄복, 방화복, 광섬유 케이블 보강재, 고성능 타이어, 항공우주 소재 등 다양한 용도에 사용되는 필수 소재다. 故 윤한식 박사는 1979년 한국과학기술연구원(KIST)에서 아라미드 섬유 연구를 시작해 1984년 독자 원천기술을 확보했다.

KIST 전북복합재료연구소 기능성복합재료연구센터 김대윤 박사 연구팀은 아라미드 섬유에 탄소나노튜브를 적용해 새로운 종류의 복합섬유를 개발했다고 밝혔다. 연구 결과는 Advanced Fiber Materials 저널에 게재되었습니다.

가볍고 강하며 불에 강할 뿐만 아니라 기존 아라미드 섬유 중 최초로 전기 전도성도 갖췄습니다. 새로 개발된 섬유는 탄소나노튜브를 함유해 검은색을 띤다.

KIST 연구팀은 누에고치의 특성에서 영감을 받아 분산성이 극히 낮은 아라미드와 탄소나노튜브를 결합하는데 성공했다. 누에는 액정상을 활용하여 고농도의 단백질을 이용하여 고강도 섬유질을 생산합니다. 액체 같은 유동성과 결정 같은 질서를 동시에 지닌 액정은 아라미드와 탄소나노튜브의 응집을 최소화하고 정렬을 향상시킨다.

연구팀은 이러한 특성을 활용해 기존 상업용 아라미드 섬유와 유사한 높은 비강도와 구리선 대비 약 90% 수준의 전기전도도를 갖는 새로운 형태의 복합섬유를 개발했다.

이러한 전기적 특성에도 불구하고 이 차세대 아라미드 섬유는 금속을 전혀 사용하지 않아 유연성과 부식성이 없으며 경량(구리선 중량의 약 30%)을 자랑합니다. 스마트 밀리터리, 의료로봇, 친환경 모빌리티, 항공우주기술 등 다양한 응용 분야에서 차세대 전선으로 활용될 것으로 기대된다. 김대윤 박사는 “이 기술은 슈퍼섬유 시장에 큰 영향을 미칠 것”이라고 덧붙였다.

추가 정보: 류기현 외, 견고한 경량 배선 응용 분야를 위해 아라미드 폴리머를 사용하여 유방성 액정 중간상을 제어하여 CNT 섬유의 기계적 및 전기적 특성 향상, 고급 섬유 재료(2022). DOI: 10.1007/s42765-022-00246-4

국립과학기술연구회 제공